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Los científicos han visto la galaxia más lejana de la historia: puede ser el hogar de las estrellas

Brillando solo ~ 300 millones de años después del Big Bang, puede ser el hogar de las estrellas más antiguas del universo, o un agujero negro supermasivo.

HD1, objeto en rojo, aparece en el centro de una imagen ampliada. Crédito: Harikane et al.

Un equipo internacional de astrónomos, incluidos investigadores del Centro de Astrofísica | Harvard & Smithsonian, ha detectado el objeto astronómico más distante de la historia: una galaxia llamada HD1, la candidata a galaxia está a unos 13.500 millones de años luz de distancia y se describe hoy (7 de abril de 2022) en The Astrophysical Journal. En un artículo adjunto publicado en Monthly Notices of the Royal Astronomical Society Letters, los científicos han comenzado a especular exactamente qué es la galaxia.El equipo propone dos ideas: HD1 puede estar formando estrellas a un ritmo asombroso y es posiblemente incluso el hogar de las estrellas de la Población III, las primeras estrellas del universo, que, hasta ahora, nunca se han observado.



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Alternativamente, HD1 puede contener un agujero negro supermasivo de aproximadamente 100 millones de veces la masa de nuestro Sol.”Responder preguntas sobre la naturaleza de una fuente tan lejana puede ser un desafío”, dice Fabio Pacucci, autor principal del estudio MNRAS, coautor del artículo de descubrimiento en ApJ y astrónomo del Centro de Astrofísica. “Es como adivinar la nacionalidad de un barco desde la bandera que enarbola, mientras está lejos de tierra, con el barco en medio de un vendaval y una densa niebla. Uno tal vez pueda ver algunos colores y formas de la bandera, pero no en su totalidad. En última instancia, es un largo juego de análisis y exclusión de escenarios inverosímiles.HD1 es extremadamente brillante en luz ultravioleta. Para explicar esto, “algunos procesos energéticos están ocurriendo allí o, mejor aún, ocurrieron hace algunos miles de millones de años”, dice Pacucci.Al principio, los investigadores asumieron que HD1 era una galaxia de estallido estelar estándar, una galaxia que está creando estrellas a un ritmo alto. Pero después de calcular cuántas estrellas estaba produciendo HD1, obtuvieron “una tasa increíble: HD1 estaría formando más de 100 estrellas cada año. Esto es al menos 10 veces más alto de lo que esperamos para estas galaxias”.Fue entonces cuando el equipo comenzó a sospechar que HD1 podría no estar formando estrellas normales y cotidianas.”La primera población de estrellas que se formó en el universo era más masiva, más luminosa y más caliente que las estrellas modernas”, dice Pacucci. “Si asumimos que las estrellas producidas en HD1 son estas primeras estrellas, o Población III, entonces sus propiedades podrían explicarse más fácilmente. De hecho, las estrellas de la Población III son capaces de producir más luz UV que las estrellas normales, lo que podría aclarar la extrema luminosidad ultravioleta de HD1”.Un agujero negro supermasivo, sin embargo, también podría explicar la luminosidad extrema de HD1. A medida que devora enormes cantidades de gas, los fotones de alta energía pueden ser emitidos por la región alrededor del agujero negro.Si ese es el caso, sería, con mucho, el primer agujero negro supermasivo conocido por la humanidad, observado mucho más cerca en el tiempo del Big Bang en comparación con el actual poseedor del récord.

La línea de tiempo muestra los primeros candidatos a galaxias y la historia del universo. Crédito: Harikane et al., NASA, EST y P. Oesch/Yale

“HD1 representaría un bebé gigante en la sala de partos del universo primitivo”, dice Avi Loeb, astrónomo del Centro de Astrofísica y coautor del estudio MNRAS. “Rompe el corrimiento al rojo del cuásar más alto registrado por casi un factor de dos, una hazaña notable”.HD1 fue descubierto después de más de 1.200 horas de tiempo de observación con el Telescopio Subaru, el Telescopio VISTA, el Telescopio Infrarrojo del Reino Unido y el Telescopio Espacial Spitzer.”Fue un trabajo muy duro encontrar HD1 de más de 700.000 objetos”, dice Yuichi Harikane, astrónomo de la Universidad de Tokio que descubrió la galaxia. “El color rojo de HD1 coincidía con las características esperadas de una galaxia a 13.500 millones de años luz de distancia sorprendentemente bien, lo que me puso un poco de piel de gallina cuando la encontré”.Luego, el equipo realizó observaciones de seguimiento utilizando el Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) para confirmar la distancia, que es 100 millones de años luz más allá de GN-z11, el actual poseedor del récord de la galaxia más lejana.Utilizando el Telescopio Espacial James Webb, el equipo de investigación pronto observará una vez más HD1 para verificar su distancia de la Tierra. Si los cálculos actuales resultan correctos, HD1 será la galaxia más distante, y la más antigua, jamás registrada.Las mismas observaciones permitirán al equipo profundizar en la identidad de HD1 y confirmar si una de sus teorías es correcta.”Formándose unos cientos de millones de años después del Big Bang, un agujero negro en HD1 debe haber crecido a partir de una semilla masiva a un ritmo sin precedentes”, dice Loeb. “Una vez más, la naturaleza parece ser más imaginativa que nosotros”.Referencias:”A Search for H-Dropout Lyman Break Galaxies at z~12-16″ por Yuichi Harikane, Akio K. Inoue, Ken Mawatari, Takuya Hashimoto, Satoshi Yamanaka, Yoshinobu Fudamoto, Hiroshi Matsuo, Yoichi Tamura, Pratika Dayal, L. Y. Aaron Yung, Anne Hutter, Fabio Pacucci, Yuma Sugahara y Anton M. Koekemoer, 7 de abril de 2022, The Astrophysical Journal.DOI:arXiv:2112.09141″¿Son las recién descubiertas z∼13 Fuentes de abandono Galaxias Starburst o Cuásares?” por Fabio Pacucci, Pratika Dayal, Yuichi Harikane, Akio K. Inoue y Abraham Loeb, 7 de abril de 2022, .DOI:arXiv:2201.00823

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